某高速公路互通立交E匝道橋典型病害分析與加固設計

董超

摘要：對于曲線橋梁，業界存在“十彎九爬”的說法，本人在橋梁檢測過程中發現多座曲線梁橋存在位移現象或存在位移趨勢；在溫度、混凝土徐變以及車輛荷載離心力等因素的作用下，易產生向曲線外側的位移或者某個位置的偏轉，而這部分偏轉并非完全可逆的，隨著運營時間的增長，偏位會逐步加大，改變了梁體的受力狀態，對結構受力不力，同時不斷發展的偏移量也存在較大的安全隱患。

中圖分類號：U44文獻標識碼：A文章編號：1672-3791(2012)04(a)-0000-00

1引言

近些年曲線橋位移事件不斷發生，輕者中斷交通，重者造成人員傷亡及財產損失，如：天津十一經路立交橋東側引橋位移量達34cm，深圳某立交A匝道橋第3聯梁體整體位移、轉動，深圳市華強北立交A匝道橋梁體位移等，造成事故的原因多樣，涉及設計、施工、超載、日常維護保養、定期檢查等多方面。本人在近兩年橋梁檢測過程中發現多座曲線橋的梁體存在偏移現象，如：濱海南海N4匝道橋第二聯曲線梁位移5cm，后海灣填海區沙河西路Ⅰ標橋梁工程（沙河環北立交）第一聯曲線梁位移3cm、某高速互通立交 JK0+138.114匝道橋第二聯曲線梁位移5cm，某高速互通立交B匝道橋第一聯曲線梁位移4cm，某高速互通立交E匝道橋第一聯曲線梁位移6cm等。鑒于以往事故教訓，相關單位高度重視，對此均采取了相應的維修預防措施，嚴防事故發生。

2實例

2.1概況

以某高速互通立交E匝道橋為例，該匝道橋跨越高速公路主線，位于曲線上，全橋按左右幅分修，上部構造采用4×20+4×20+3×35+3×20+3×20m，其中：4×20m和3×20m為現澆連續板梁，3×35m為現澆連續箱梁；下部結構采用柱式橋墩，其中分聯墩為雙柱墩，其余各橋墩均為獨柱墩，擋土式及肋板式橋臺，基礎采用鉆孔樁基礎；橋臺及分聯墩處設置矩形板式橡膠支座，橋墩柱頂設置圓形板式橡膠支座。該橋主要病害發生在右幅第一聯（R1~R4跨）。

2.2橋梁主要病害

①右幅第一聯梁體曲線外側的位移6cm,0#臺右側擋塊完全破損，4#墩左側上方梁端擠壓破損，重車通過時梁體晃動明顯。②梁體腹板、底板普遍存在裂縫，裂縫主要分布在1/4~3/4跨徑范圍內，最大裂縫寬度達0.35mm，重車通過時裂縫寬度變化0.03mm。③一輛五類貨車向外側翻在右幅第1聯橋面上，貨車自重21T，載有3卷鋼板，每卷15T，共計約66T，造成梁體橫向位移增加了1.2cm，R1#伸縮縫縫寬增加1.3cm，止水帶完全拉裂。

2.3病害原因及結構計算分析

2.3.1裂縫

本段橋梁為鋼筋混凝土連續箱梁，底板橫向裂縫及腹板豎向裂縫屬于普通鋼筋混凝土梁的正常受力裂縫，從計算結果看梁體抗彎、抗剪承載力及正常使用極限狀態下的裂縫寬度計算均滿足規范要求。

原設計狀態下上部結構驗算結果為：梁體關鍵截面抗彎承載力在最不利彎矩狀況下最大值為14799.6KN.m,抗剪承載力最大值為8816.4KN；梁體跨中豎向變形最大值為20mm＜2000/160=125mm，裂縫寬度計算值最大值為0.152mm＜0.2mm（規范限值）。

2.3.2梁體位移

從檢查情況來看，右幅第1聯0#臺端向曲線外側位移較大6cm，4#墩側向曲線內側位移相對較小4cm，說明平時的運營與翻車事故導致梁體繞3#墩附近位置發生了剛體轉動。

這種位移產生的原因：一是由于梁體支座采用板式橡膠支座，缺乏必要的水平向約束造成；二是梁體的限位措施不當，在0號臺及4號墩梁處設置了鋼筋混凝土抗震擋塊，一定程度上限制了梁體的橫向變位，但是其它橋墩墩頂處無限位，由于擋塊剛度過小，難以抵抗梁體向曲線外橫移的趨勢；三是該橋交通量極為繁忙，超載、重載車輛較多，車輛離心力造成梁體所受的離心力過大；四是溫度應力和日照溫差的作用，彎梁內、外側弧長不同，造成梁體漲縮不均勻，年復一年產生了梁體向曲線外側滑移的累計；五是66T的貨車翻車造成的沖擊力及2輛大型吊車的作用力，直接導致位移量增加1.2cm，由于作用力是瞬間的，其使梁體產生偏移后，由于支座摩阻力大于活載不是最不利時產生的水平力及降溫、收縮徐變產生的水平力的合力，所以梁體不會恢復到原來的設計狀態，直到下次最不利荷載產生的水平力大于支座摩阻力時，梁體又會往外側偏移。

正常使用極限狀態梁體抗傾覆驗算結果表明：豎向支座反力均為正常使用極限狀態包絡值，原設計狀態下0#臺和4#墩內側支座在原設計活載及抗傾覆驗算活載偏載作用下會出現脫空現象。

正常使用極限狀態梁體偏位計算結果表明：汽車荷載制動力、車輛荷載離心力對彎橋水平位移影響較大。以汽-超20、掛-120活載作用下的正常使用極限狀態梁體偏位包絡值，車輛離心力系數中設計時速按60km/h計，梁體最大偏位值為63cm，在0#臺外側，與橋梁現狀偏位情況基本一致。

2.4維修加固設計

2.4.1梁體裂縫

通過上述結構計算結果可知，上部結構梁體受力狀況良好，滿足規范要求，先對裂縫進行封閉處理，考慮到裂縫較多對結構耐久性的影響及車流量大的現實情況，對本聯梁底粘貼碳纖維布進行結構性補強。

2.4.2梁體位移

①對0#臺、4#墩支座進行頂升更換，重做擋塊，擋塊與梁體間預留2cm以上間隙，填充柔性材料；在1#墩設置縱向鋼結構限位裝置，限制梁體相對墩柱的縱向位移。②對1#、3#墩樁基四周分別新增16根直徑為30cm的微型嵌巖樁樁基，采用地質鉆機成孔，新老樁基通過新增承臺連接，然后對墩柱加大截面，由1.2m增大為1.4m。③在1、3#墩新增帽梁，新增帽梁與墩柱采用鑿毛植筋連接。④在新增帽梁上進行頂梁更換支座，采用3支座的布置形式。

該方案對交通影響較小，施工簡單快速且施工風險較低。

3結語

曲線橋位移現象目前已引起橋梁管理、養護、檢測、科研等相關單位的重視，同時也做了大量的研究工作，加固設計較為成熟，加固效果也得到了檢驗。

參考文獻

[1] 該項目橋梁檢測報告及加固設計方案

[2] 官學敏；連續曲線鋼筋混凝土箱梁的糾偏加固設計與效果[J];中國市政工程程;2004年01期